Комплект датчика на основе эффекта холла с диагностическими возможностями

Комплект датчика на основе эффекта холла с диагностическими возможностями

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

[0001] Настоящее изобретение в целом относится к датчикам Холла и, в частности, к диагностике в комплектах датчика на основе эффекта Холла.

ОПИСАНИЕ ПРЕДШЕСТВУЮЩЕГО УРОВНЯ ТЕХНИКИ

[0002] Датчики используются в системах управления технологическими процессами во многих областях применения, например, в приложениях текущего контроля для мониторинга различных режимов технологического процесса и/или в приложениях для управления, чтобы обеспечить обратную связь в замкнутой системе автоматического регулирования для управления переменными параметрами технологического процесса. Одним из типов датчика, часто используемых в управлении технологическими процессами и/или в приложениях текущего контроля, является датчик на основе эффекта Холла. Датчик на основе эффекта Холла, как правило, содержит элемент на основе эффекта Холла, который обычно представляет собой тонкую пластинку из металла или другого проводящего материала, который проводит постоянный ток. При помещении в магнитное поле элемент на основе эффекта Холла создает напряжение, которое пропорционально напряженности магнитного поля.

[0003] Датчика на основе эффекта Холла используются во многих видах измерительных устройств, в которых измеряемая переменная величина изменяет магнитное поле. Такие устройства, как правило, содержат магнит, который может перемещаться или поворачиваться в ответ на изменение измеряемой переменной. Датчик на основе эффекта Холла может использоваться в регуляторе уровня, чтобы обеспечивать измерения уровня жидкости в емкости, или в регуляторе клапана, чтобы обеспечивать измерения положения клапана. В качестве примера в компоновки датчика уровня магнит может быть прикреплен к торсионной трубе, которая в свою очередь может быть прикреплена к поплавку, погруженному в некую жидкость. Изменение уровня жидкости вызывает изменение в положении поплавка. Указанное изменение в положении поплавка передается торсионной трубе, что влечет за собой поворот магнита, прикрепленного к торсионной трубе, тем самым изменяя магнитное поле, что обнаруживается датчиком на основе эффекта Холла.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0004] В соответствии с первым типовым аспектом способ проверки величин измерений, получаемых при помощи датчика на основе эффекта Холла в комплекте датчика на основе эффекта Холла, включает возбуждение датчика на основе эффекта Холла посредством тока возбуждения, имеющего первое значение, и получение первой величины измерения, соответствующей выходному напряжению датчика на основе эффекта Холла, в то время как датчик на основе эффекта Холла возбуждается посредством тока возбуждения, имеющего первое значение. Способ дополнительно включает возбуждение датчика на основе эффекта Холла посредством тока возбуждения, имеющего второе значение, при этом второе значение отличается от первого значения, и получение второго значения измерения, соответствующего выходному напряжению датчика на основе эффекта Холла, в то время как датчик на основе эффекта Холла возбуждается посредством тока возбуждения, имеющего второе значение. Метод дополнительно включает операцию проверки датчика на основе эффекта Холла на основе по меньшей мере первого значения измерения и второго значения измерения.

[0005] В соответствии со вторым типовым аспектом комплект датчика на основе эффекта Холла для использования в полевом устройстве, работающем в системе управления технологическим процессом, содержит датчик на основе эффекта Холла, формирователь тока, соединенный с датчиком на основе эффекта Холла, и микроконтроллер, соединенный с формирователем тока. Микроконтроллер выполнен с возможностью управлять формирователем тока для подачи на датчик на основе эффекта Холла тока возбуждения, имеющего первое значение, и получать первое значение измерения, соответствующее выходному напряжению датчика на основе эффекта Холла, в то время как датчик на основе эффекта Холла возбуждается посредством тока возбуждения, имеющего первое значение. Микроконтроллер дополнительно выполнен с возможностью управлять формирователем тока для подачи на датчик на основе эффекта Холла тока возбуждения, имеющего второе значение, и получать второе значение измерения, соответствующее выходному напряжению датчика на основе эффекта Холла, в то время как датчик на основе эффекта Холла возбуждается посредством тока возбуждения, имеющего второе значение. Микроконтроллер дополнительно выполнен с возможностью проверки корректности работы датчика на основе эффекта Холла на основе по меньшей мере первого значения измерения и второго значения измерения.

[0006] В соответствии с третьим типовым аспектом система управления технологическим процессом содержит полевое устройство, содержащее комплект датчика на основе эффекта Холла, выполненный с возможностью измерения параметра в системе управления технологическим процессом. Комплект датчика на основе эффекта Холла содержит датчик на основе эффекта Холла, формирователь тока, соединенный с датчиком на основе эффекта Холла, и микроконтроллер, соединенный с формирователем тока. Микроконтроллер выполнен с возможностью управлять формирователем тока для подачи на датчик на основе эффекта Холла тока возбуждения, имеющего первое значение, и получать первое значение измерения, соответствующее выходному напряжению датчика на основе эффекта Холла, в то время как датчик на основе эффекта Холла возбуждается посредством тока возбуждения, имеющего первое значение. Микроконтроллер дополнительно выполнен с возможностью управлять формирователем тока для подачи на датчик на основе эффекта Холла тока возбуждения, имеющего второе значение, и получать второе значение измерения, соответствующее выходному напряжению датчика на основе эффекта Холла, в то время как датчик на основе эффекта Холла возбуждается посредством тока возбуждения, имеющего второе значение. Микроконтроллер дополнительно выполнен с возможностью проверки корректности работы датчика на основе эффекта Холла на основе по меньшей мере первого значения измерения и второго значения измерения.

[0007] Далее в соответствии с любым одним или несколькими из предшествующих первым, вторым или третьим аспектами комплект датчика на основе эффекта Холла, способ проверки величины измерений, получаемых при помощи датчика на основе эффекта Холла в комплекте датчика на основе эффекта Холла, и система управления технологическим процессом могут в любой комбинации дополнительно включать одну или более из следующих предпочтительных форм.

[0008] В одной из предпочтительных форм операция проверки корректности результатов измерения датчиком на основе эффекта Холла дополнительно основана на калибровочных данных, полученных для датчика на основе эффекта Холла.

[0009] В другой предпочтительной форме получение калибровочных данных для датчика на основе эффекта Холла включает подачу на датчик на основе эффекта Холла тока возбуждения, имеющего первое значение, и получение совокупности значений измерений, соответствующих совокупности значений напряженности магнитного поля, приложенного к датчику на основе эффекта Холла, в то время как датчик на основе эффекта Холла возбуждается при первом значении тока возбуждения.

[0010] В другой предпочтительной форме получение калибровочных данных для датчика на основе эффекта Холла дополнительно включает подачу на датчик на основе эффекта Холла тока возбуждения, имеющего второе значение, и получение совокупности значений измерений, соответствующих совокупности значений напряженности магнитного поля, приложенного к датчику на основе эффекта Холла, в то время как датчик на основе эффекта Холла возбуждается при втором значении тока возбуждения.

[0011] В другой предпочтительной форме операция проверки работы датчика на основе эффекта Холла включает определение основанного на хранящихся калибровочных данных значения напряженности магнитного поля, соответствующего первому значению измерения, и определение основанного на хранящихся калибровочных данных ожидаемого значения выходного напряжения, соответствующего определенному значению напряженности магнитного поля и току возбуждения, имеющему второе значение;

[0012] В другой предпочтительной форме операция проверки работы датчика на основе эффекта Холла дополнительно включает сравнение значения второго измерения, полученного от датчика на основе эффекта Холла, с ожидаемым значением выходного напряжения и определение, являются ли значения измерений датчика на основе эффекта Холла (i) достоверными или (ii) не достоверными на основе результатов сравнения значения второго измерения, полученного от датчика на основе эффекта Холла с ожидаемым значением выходного напряжения.

[0013] В другой предпочтительной форме комплект датчика на основе эффекта Холла содержит аналоговый входной блок для согласования и оцифровки выходных сигналов датчика на основе эффекта Холла.

[0014] В другой предпочтительной форме комплект датчика на основе эффекта Холла способен выявлять неисправности в аналоговом входном блоке.

[0015] В другой предпочтительной форме выявление неисправностей в аналоговом входном блоке включает подачу опорного напряжения на аналоговый входной блок и получение от аналогового входного блока значения измерения, соответствующего опорному напряжению, подаваемому на аналоговый входной блок.

[0016] В другой предпочтительной форме выявление неисправностей в аналоговом входном блоке включает сравнение полученного значения измерения с сохраненным значением измерения, полученным от аналогового входного блока, в то время как опорное напряжение прилагается к аналоговому входному блоку в течение калибровки комплекта датчика на основе эффекта Холла, и выявление неисправности в аналоговом входном блоке, если полученное значение измерения не соответствует сохраненному значению измерения.

[0017] В другой предпочтительной форме комплект датчика на основе эффекта Холла содержится в полевом устройстве, работающем в системе управления технологическим процессом.

[0018] В другой предпочтительной форме операция проверки работы датчика на основе эффекта Холла включает определение того, что значения измерений, полученные от датчика на основе эффекта Холла, являются одними из следующих: i) достоверными или ii) не достоверными.

[0019] В другой предпочтительной форме в ответ на определение того, что значения измерений, полученных при помощи датчика на основе эффекта Холла, не являются достоверными, работа полевого устройства автоматически переключается на безопасный режим.

[0020] В другой предпочтительной форме полевое устройстве, работающее в системе управления технологическим процессом, является цифровым регулятором уровня.

[0021] В другой предпочтительной форме на главную рабочую станцию передается аварийный сигнал, как только выяснится, что значения измерений, полученных при помощи датчика на основе эффекта Холла, не являются достоверными.

[0022] В другой предпочтительной форме микроконтроллер выполнен с возможностью получения калибровочных данных для датчика на основе эффекта Холла.

[0023] В другой предпочтительной форме микроконтроллер выполнен с возможностью выявлять неисправности в аналоговом входном блоке.

[0024] В другой предпочтительной форме датчик на основе эффекта Холла может дополнительно содержать переключатель, подсоединенный между датчиком на основе эффекта Холла и аналоговым входным блоком, а выявление неисправностей в аналоговом входном блоке включает управление переключателем для переключения входа аналогового входного блока от вывода датчика на основе эффекта Холла к опорному напряжению.

[0025] Полевое устройство является цифровым регулятором уровня, и при этом параметром технологического процесса является один из следующих: (i) уровень жидкости в емкости, (ii) уровень поверхности раздела между различными жидкостями в емкости или (iii) плотность жидкости в емкости.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

[0026] На фиг. 1 проиллюстрирована диаграмма комплекта датчика на основе эффекта Холла, способного проверять значения измерений, полученных при помощи датчика на основе эффекта Холла согласно варианту реализации настоящего изобретения.

[0027] На фиг. 2 проиллюстрирован график линейной зависимости выходного напряжения от входного тока для типичного датчика на основе эффекта Холла, такого как датчик на основе эффекта Холла, проиллюстрированный на фиг. 1.

[0028] На фиг. 3 проиллюстрирована диаграмма последовательности операций типовой процедуры калибровки 30 согласно варианту реализации настоящего изобретения.

[0029] На фиг. 4 проиллюстрирована диаграмма последовательности операций процедуры проверки, которая может выполняться для проверки работы датчика на основе эффекта Холла и для подтверждения корректности значений измерений, полученных от датчика на основе эффекта Холла согласно варианту реализации настоящего изобретения.

[0030] На фиг. 5 проиллюстрирована диаграмма последовательности операций одного из возможных вариантов выполнения схемы проверки, реализованной в процедуре проверки, проиллюстрированной на фиг. 4.

[0031] На фиг. 6 проиллюстрирован график сравнения рассчитанного и измеренного откликов датчика на основе эффекта Холла.

[0032] На фиг. 7 проиллюстрирована блочная диаграмма комплекта датчика на основе эффекта Холла, имеющего диагностические возможности согласно другому варианту реализации настоящего изобретения.

[0033] На фиг. 8 проиллюстрирована типичная система контроля технологического процесса, в которую может быть встроено полевое устройство, имеющее комплект датчика на основе эффекта Холла согласно настоящему изобретению.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0034] Датчики на основе эффекта Холла часто используются в системах управления технологическими процессами для обеспечения измерения параметра технологического процесса с целью контроля этого переменного параметра и/или для обеспечения обратной связи в замкнутой системе автоматического регулирования для управления параметром технологического процесса. Например, датчик на основе эффекта Холла может использоваться в устройстве для контроля уровня с целью обеспечения обратной связи относительно уровня жидкости в емкости или в регуляторе положения клапана для обеспечения обратной связи относительно положения клапана. В общих чертах датчик на основе эффекта Холла работает посредством обнаружения магнитного поля, которое генерируется источником потока магнитной индукции, таким как магнит, и создания сигнала выходного напряжения, величина которого пропорциональна напряженности магнитного поля. Сигнал выходного напряжения, создаваемый датчиком на основе эффекта Холла, в общем, является функцией входного тока, подводимого к датчику на основе эффекта Холла. В связи с этим для получения сигнала выходного напряжения, который отражает только напряженность магнитного поля, приложенного к датчику на основе эффекта Холла в типичных случаях его применения, для подачи постоянного тока на датчик на основе эффекта Холла используется источник регулируемого напряжения или тока. Такие комплекты датчика на основе эффекта Холла полагаются на их способность точно и стабильно преобразовывать напряженность магнитного поля, воспринимаемого датчиком, в сигнал выходного напряжения, пропорциональный напряженности воспринимаемого датчиком магнитного поля, но в большинстве случаев отсутствует возможность проверки того, что датчик на основе эффекта Холла работает надлежащим образом и предоставляет точные измерения параметров технологического процесса.

[0035] На фиг. 1 проиллюстрирована диаграмма комплекта датчика на основе эффекта Холла, способного проверять значения измерений, полученных при помощи датчика Холла согласно варианту реализации настоящего изобретения. Комплект датчика на основе эффекта Холла 10 может содержаться в полевом устройстве, работающем в системе управления технологическим процессом, и может быть использован для выполнения измерений параметров технологического процесса в такой системе. В качестве примера комплект датчика на основе эффекта Холла 10 может быть включен в контроллер уровня (например, в цифровой регулятор уровня) и может предоставлять обратную связь, отражающую уровень жидкости в емкости, уровень поверхности раздела между различными жидкостями в емкости, плотность жидкости в емкости и т.п. В качестве другого примера в другом варианте реализации настоящего изобретения комплект датчика на основе эффекта Холла 10 может быть включен в контроллер положения клапана и может предоставлять обратную связь, отражающую положение клапана. В общих чертах комплект датчика на основе эффекта Холла 10 может использоваться в любых сферах измерений, в которых измеряемый переменный параметр изменяет магнитное поле.

[0036] Комплект датчика на основе эффекта Холла 10 проиллюстрирован как содержащий элемент на основе эффекта Холла 12 (также именуемый в настоящем документе как "датчик на основе эффекта Холла"), соединенный с блоком обработки аналогового сигнала 14, который в свою очередь соединен с аналого-цифровым преобразователем 16. Как проиллюстрировано на фиг. 1, блок обработки аналогового сигнала 14 и аналого-цифровой преобразователь 16 вместе образуют аналоговый входной блок комплекта датчика на основе эффекта Холла 10, подсоединенный между датчиком на основе эффекта Холла 12 и блоком микроконтроллера 18, при этом в варианте реализации настоящего изобретения для подачи тока возбуждения на датчик на основе эффекта Холла 12, формирователь тока 19 соединен с входом возбуждения датчика на основе эффекта Холла 12. Блок микроконтроллера 18 соединен с формирователем тока 19 и выполнен с возможностью управлять формирователем тока 19, чтобы устанавливать выходной уровень тока формирователя тока 19 и посредством этого управлять значением тока возбуждения, подаваемого на датчик на основе эффекта Холла 12. Например, блок микропроцессора 18 может генерировать управляющие сигналы и может передавать управляющие сигналы на формирователь тока 19 через соединение 21, которое может быть любым подходящим проводным или беспроводным соединением между блоком микроконтроллера 18 и формирователем тока 19 для того, чтобы устанавливать выходной ток формирователя тока 19 на определенные необходимые уровни для возбуждения датчика на основе эффекта Холла 12.

[0037] В самом общем виде датчик на основе эффекта Холла 12 воспринимает магнитное поле, прилагаемое к датчику на основе эффекта Холла 12, и выдает сигнал напряжения (V_холл) пропорциональный напряженности магнитного поля. Сигнал выходного напряжения V_холл направляется на блок формирования аналогового сигнала 14, который выполняет обработку аналогового выходного сигнала V_холл датчика на основе эффекта Холла. Например, блок обработки аналогового сигнала 14 может усиливать выходной сигнал V_холл, может применять температурную компенсацию к выходному сигналу V_холл для компенсации изменений в рабочей температуре датчика на основе эффекта Холла 12, может линеаризовать выходной сигнал V_холл датчика на основе эффекта Холла и т.п. Обработанный выходной сигнал (V_вых), генерируемый блоком обработки аналогового сигнала 14, направляется на аналого-цифровой преобразователь 16, который оцифровывает сигнал и направляет цифровую версию выходного сигнала на блок микроконтроллера 18 через соединение 20. Соединение 20 между аналого-цифровым преобразователем 16 и блоком микроконтроллера 18 может быть шиной последовательного периферийного интерфейса или любым другим подходящим соединением, способным обеспечить передачу оцифрованного сигнала на блок микроконтроллера 18.

[0038] Блок микропроцессора 18, который может быть компьютером, таким как микрокомпьютер, который содержит память и процессор, получает оцифрованный сигнал V_вых от аналого-цифрового преобразователя 16 и на основе значения сигнала V_вых генерирует сигнал, представляющий параметр технологического процесса, который изменяет магнитное поле, что воспринимается элементом датчика на основе эффекта Холла 12. В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения перед генерированием выходного сигнала блок микроконтроллера 18 обеспечивает дальнейшую обработку оцифрованного сигнала V_вых, например, применяя дополнительную температурную компенсацию к оцифрованному сигналу, например, для компенсации изменений в температуре технологического процесса. Выходной сигнал, генерируемый блоком микроконтроллера 18, может включать, например, сигнал 4-20 мА, сигнал 0-10 вольт постоянного тока, беспроводной сигнал и/или цифровой сигнал и т.п., который может передаваться в систему управления (например, на главную рабочую станцию в системе управления) через подходящий канал связи. Например, в случае, в то время, как выходной сигнал является сигналом 4-20 мА, для связи с системой управления через проводное соединение может быть использован протокол связи цифровых данных, такой как, например, широко известный протокол дистанционного преобразователя с адресацией по магистральному каналу HART. В другом примере выходной сигнал может передаваться в систему управления по беспроводной связи с использованием беспроводного протокола HART. В других примерах выходной сигнал может быть сигналом 0-10 вольт постоянного тока или другой тип сигнала.

[0039] В самом общем виде выходное напряжение типичного датчика на основе эффекта Холла, подвергаемого воздействию определенного магнитного поля, зависит от величины входного тока, подводимого к датчику на основе эффекта Холла, и является прямо пропорциональным его величине. На фиг. 2 проиллюстрирован график 26 линейной зависимости выходного напряжения от входного тока для типичного датчика на основе эффекта Холла, такого как датчик на основе эффекта Холла, проиллюстрированный на фиг. 1. Типичный график 26 иллюстрирует выходное напряжение в зависимости от отклика входного тока датчика на основе эффекта Холла для случая, в то время как датчик на основе эффекта Холла подвергается воздействию магнитного поля (В) напряженностью в 0,1 тесла (Т). Как проиллюстрировано на фиг. 2, выходное напряжение датчика на основе эффекта Холла, подвергающегося воздействию постоянного магнитного поля с напряженностью 0,1 Т, не является постоянным, а прямо пропорционально величине входного тока, подводимого к датчику на основе эффекта Холла. В качестве примере, в то время как на датчик на основе эффекта Холла подается ток 4 мА, выходное напряжение, создаваемое датчиком на основе эффекта Холла, находящегося в условиях воздействия магнитного поля с напряженностью 0,1 Т, примерно равно 60 мВ. С другой стороны, в то время как на датчик на основе эффекта Холла, находящийся в условиях воздействия магнитного поля с той же напряженностью (т.е. 0,1 Т) подается ток 6 мА, выходное напряжение, создаваемое датчиком на основе эффекта Холла, примерно равно 100 мВ. В варианте реализации настоящего изобретения комплект датчика на основе эффекта Холла 10 использует характерную для датчиков на основе эффекта Холла линейную зависимость выходного напряжения (V_вых) от тока возбуждения (I_возб) для проверки величин измерений, полученных от датчика на основе эффекта Холла 12. С этой целью в процессе работы комплекта датчика на основе эффекта Холла 10 блок микроконтроллера 18 может получать значения измерений, соответствующие выходному сигналу V_холл датчика на основе эффекта Холла 12 при двух и более различных значениях тока возбуждения, подаваемых на датчик на основе эффекта Холла 12, и может определять, показывают ли полученные значения измерений ожидаемую линейную зависимость V_вых от I_возб для датчика на основе эффекта Холла 12. В варианте реализации настоящего изобретения для гарантии того, что полученные значения измерений соответствуют одному и тому же значению напряженности магнитного поля, эти значения измерений должны предпочтительно получаться в условиях, в то время как измеряемый переменный параметр остается в достаточной мере постоянным в промежутках времени между выполняемыми измерениями.

[0040] Чтобы позволить блоку микроконтроллера 18 последовательно проверять значения измерений, полученных от датчика на основе эффекта Холла 12 на основе на двух или нескольких величин измерений, полученных от датчика на основе эффекта Холла 12, калибровочные данные, характеризующие ожидаемое поведение датчика на основе эффекта Холла 12, могут быть получены блоком микроконтроллера 18 или направлены к нему в первую очередь. Такие калибровочные данные могут быть получены во время фабричной калибровки комплекта датчика на основе эффекта Холла 10 (или устройства, которое содержит комплект датчика на основе эффекта Холла 10) и могут храниться, например, в памяти 15. В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения, дополнительно или альтернативно, калибровка или повторная калибровка комплекта датчика на основе эффекта Холла 10 может быть проведена при установке на объекте полевого устройства, которое содержит комплект 10, или во время эксплуатации полевого устройства на объекте для получения калибровочных данных, характеризующих ожидаемое поведение датчика на основе эффекта Холла 12. На фиг. 3 проиллюстрирована диаграмма последовательности операций типовой процедуры калибровки 30, используемой для получения калибровочных данных, характеризующих ожидаемое поведение датчика на основе эффекта Холла согласно варианту реализации настоящего изобретения. В варианте реализации настоящего изобретения процедура калибровки 30 проводится для сбора калибровочных данных, характеризующих ожидаемое поведение датчика на основе эффекта Холла 12. В блоке 32 ток возбуждения I_возб, имеющий первое значение, подается на датчик на основе эффекта Холла 12. Первое значение тока возбуждения может быть, например, 6 мА или может принимать любое другое подходящее значение. В блоке 34 оцифрованное значение выходного напряжения V_вых, измеряемое при первом значении тока возбуждения, получается тогда, когда магнитное поле, приложенное к датчику на основе эффекта Холла 12, меняет значение в пределах диапазона рабочих режимов датчика на основе эффекта Холла 12. Например, в случае, в то время как магнитное поле, прилагаемое к датчику на основе эффекта Холла 12, изменяется посредством поворота магнита, значения измерений выходного напряжения V_вых могут быть получены от датчика на основе эффекта Холла 12 при токе возбуждения I_возб, имеющего первое значение тогда, когда магнит, который генерирует магнитное поле, прилагаемое к датчику на основе эффекта Холла 12, поворачивается в пределах диапазона рабочих режимов поворота магнита, такого как, например, от -6 градусов до +6 градусов. Соответственно значения измерения выходного напряжения V_вых могут быть получены на каждой точке измерения совокупности значений углов поворота, в то время, как датчик на основе эффекта Холла 12 возбуждается посредством тока возбуждения I_возб, имеющего первое значение в пределах диапазона рабочих режимов поворота магнита, который прилагает магнитное поле к датчику на основе эффекта Холла 12. Значения измерений, получаемые в блоке 34, могут быть сохранены в памяти, включенной в блок микроконтроллера 18 или присоединенной к нему, такой, как память 15. В варианте реализации настоящего изобретения данные, полученные в блоке 34, предоставляют первый набор точек измерений, используемый для характеристики ожидаемого поведения датчика на основе эффекта Холла 12 в пределах диапазона рабочих режимов датчика на основе эффекта Холла 12.

[0041] В блоке 36 на датчик на основе эффекта Холла 12 подается ток возбуждения, имеющий второе значение. Второе значение тока возбуждения может быть, например, 4 мА или любое другое подходящее значение, отличающееся от первого значения тока возбуждения I_возб, подаваемого в блоке 32. В блоке 38 оцифрованное выходное напряжение V_вых, измеряемое при первом значении тока возбуждения, получается тогда, когда магнитное поле, приложенное к датчику на основе эффекта Холла 12, меняется в пределах диапазона рабочих режимов датчика на основе эффекта Холла 12. Например, в случае, в то время, как магнитное поле, прилагаемое к датчику на основе эффекта Холла 12, меняется посредством поворота магнита, значения измерений выходного напряжения V_вых могут быть получены от датчика на основе эффекта Холла 12 при токе возбуждения I_возб, имеющего второе значение тогда, когда магнит, который генерирует магнитное поле, прилагаемое к датчику на основе эффекта Холла 12, поворачивается в пределах диапазона рабочих режимов поворота магнита, такого как, например, от -6 градусов до +6 градусов. Таким образом, значения измерения выходного напряжения V_вых могут быть получены на каждой из точек измерения, соответствующих совокупности значений углов поворота, в то время как датчик на основе эффекта Холла 12 возбуждается посредством тока возбуждения I_возб, имеющего второе значение в пределах диапазона рабочих режимов поворота магнита, который прилагает магнитное поле к датчику на основе эффекта Холла 12. Значения измерений, получаемые в блоке 34, могут быть сохранены в памяти, включенной в блок микроконтроллера 18 или присоединенной к нему, такой, как память 15. В варианте реализации настоящего изобретения данные, собранные в блоке 38, предоставляют второй набор точек измерения и вместе с первым набором точек измерения, полученным в блоке 34, позволяют блоку микроконтроллера 18 характеризовать ожидаемое поведение датчика на основе эффекта Холла 12 при различных значениях тока возбуждения, подаваемого на датчик на основе эффекта Холла 12 в пределах диапазона рабочих режимов датчика на основе эффекта Холла 12.

[0042] В блоке 40 зависимость V_вых от I_возб, характеризующая ожидаемое поведение датчика на основе эффекта Холла 12, получается для каждой совокупности точек измерения, основанной на соответствующих измерениях в первом наборе измерений, получаемых в блоке 34, и на втором наборе измерений, получаемых в блоке 38. Например, для каждой совокупности точек измерения наклон прямой, пересекающей первое значение измерения V_вых при первом значении тока возбуждения, полученное в блоке 34 и пересекающей второе значение измерения V_вых при втором значении тока возбуждения, полученное в блоке 38, может быть определен в блоке 40. В блоке 42 рассчитанные в блоке 38 зависимости V_вых от I_возб могут храниться в памяти, включенной в блок микроконтроллера 18 или подсоединенной к нему, такой, как память 15 и могут быть затем использованы блоком микроконтроллера 18 для подтверждения корректности значений измерений, полученных от датчика на основе эффекта Холла 12 во время диагностики комплекта 10 и/или во время онлайнового управления полевым устройством, которое содержит комплект 10. В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения блок 40 пропущен и блок микроконтроллера 18 может последовательно использовать значения измерений V_вых, хранящиеся в памяти блока 34 и блока 38, напрямую для подтверждения корректности значений измерений, полученных от датчика на основе эффекта Холла 12 во время диагностики комплекта 10 и/или во время онлайнового управления полевым устройством, которое содержит комплект 10.

[0043] На фиг. 4 проиллюстрирована диаграмма последовательности операций процедуры проверки 50, которая может выполняться для проверки значений измерений, полученных от датчика на основе эффекта Холла согласно варианту реализации настоящего изобретения. Ссылаясь на фиг. 1, в варианте реализации настоящего изобретения процедура 50 может выполняться микроконтроллером 18 для проверки корректности измерений, полученных от датчика на основе эффекта Холла 12. Процедура проверки 50 может проводиться во время диагностики комплекта датчика на основе эффекта Холла 10 или во время онлайнового управления полевым устройством, которое содержит комплект датчика на основе эффекта Холла 10. Например, порядок проверки может храниться в памяти, такой как память 15, и может осуществляться блоком микроконтроллера 18 для выполнения процедуры 50 во время диагностики или во время онлайнового управления сенсорного комплекта 10. Такой порядок проверки может осуществляться блоком микроконтроллера 18 в заранее заданные моменты времени и/или временные интервалы или может осуществляться в момент инициации пользователем, если требуется или желательна проверка датчика на основе эффекта Холла 12.

[0044] В блоке 52 ток возбуждения, имеющий первое значение I_возб, подается на датчик на основе эффекта Холла 12. Первое значение ток возбуждения I_возб может быть, например, 6 мА или может быть любым другим подходящим значением. В блоке 54 первое значение измерения V_вых, полученное от датчика на основе эффекта Холла 12, соответствующее первому значению тока возбуждения, подается на датчик на основе эффекта Холла 12. В блоке 56 на датчик на основе эффекта Холла 12 подается ток возбуждения I_возб, имеющий второе значение. Первое значение тока возбуждения I_возб может быть, например, 4 мА или может иметь любое другое подходящее значение, отличающееся от первого значения тока возбуждения I_возб. В блоке 58 от датчика на основе эффекта Холла 12 получается второе значение измерения V_вых, соответствующее второму значению тока возбуждения, который подается на датчик на основе эффекта Холла 12. В блоке 60 проверяется корректность работы датчика на основе эффекта Холла. В варианте реализации настоящего изобретения проверка, выполняемая в блоке 60, основана на первом значении измерения V_вых, полученном в блоке 54, и на втором значении измерения V_вых, полученном в блоке 58. В варианте реализации настоящего изобретения процедура проверки, выполняемая в блоке 60, дополнительно основана на хранящихся калибровочных данных, характеризующих ожидаемое поведение датчика на основе эффекта Холла 12, таких как калибровочные данные, полученные согласно процедуре калибровки 30, проиллюстрированной на фиг. 3. В большинстве случаев в блоке 60 могут выполняться различные варианты порядка проведения проверки работы датчика на основе эффекта Холла 12 (например, проверки значений измерений, полученных от датчика на основе эффекта Холла 12) на основе первого значения измерения V_вых, полученного в блоке 54 и второго значения измерения V_вых, полученного в блоке 58. Пример схемы проверки, выполняемой в блоке 60, описывается ниже в сочетании с фиг. 5.

[0045] На фиг. 5 проиллюстрирована диаграмма последовательности операций одного из возможных вариантов выполнения схемы проверки, проводимой в блоке 60, которая проиллюстрирована на фиг. 4. В блоке 60а определяется напряженность магнитного поля, соответствующая первому значению измерения V_вых. Например, определение напряженности магнитного поля может включать оценку хранящихся данных, сопоставляющих V_вых со значениями напряженности магнитного поля при первом значении тока возбуждения, подаваемом на датчик на основе эффекта Холла 12. В блоке 60b ожидаемое значение V_вых для второго измерения при втором значении тока возбуждения рассчитывается на основе хранящихся калибровочных данных, характеризующих ожидаемое поведение датчика на основе эффекта Холла 12. Например, наклон прямой, характеризующий зависимость V_вых от I_возб, соответствующую значению напряженности магнитного поля определенному в блоке 60а, используется для определения ожидаемого значения V_вых при втором значении тока возбуждения, подаваемом на датчик на основе эффекта Холла 12. В блоке 60с определяется, находится ли измеренное значение V_вых, полученное в блоке 54, в пределах определенной доли в процентах от величины ожидаемого значения V_вых, определенного в блоке 58. Например, математическая разница между измеренным значением V_вых, полученным в блоке 54, и ожидаемым значением V_вых, определенным в блоке 58, может быть вычислена и подвергнута сравнению с заданным пороговым значением. Если матема